- Главная
- Без категории
- Нанесение покрытий на рабочие поверхности режущих инструментов
Содержание
- 2. СЛЕДСТВИЕМ ЭТИХ ИЗМЕНЕНИЙ ЯВЛЯЕТСЯ: повышение размерной стойкости режущего инструмента, которое ведет к существенно более экономному использованию
- 3. Сегодня промышленность располагает достаточно большим арсеналом методов нанесения износостойких покрытий, из которых в инструментальном производстве наиболее
- 4. МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (CVD). Методами химического осаждения покрытий (CVD) получают соединения на основе нитридов, карбидов, карбонитридов
- 5. НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ TICN МЕТОДОМ HT-CVD ИЗ-ЗА ФОРМИРОВАНИЯ ХРУПКОЙ Η-ФАЗЫ МОЖЕТ ПРИВЕСТИ ДАЖЕ К СНИЖЕНИЮ СТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТА
- 6. Все CVD-методы обеспечивают равномерное нанесение покрытий на рабочие поверхности инструмента и обладают относительно высокой производительностью, что
- 7. Кроме состава покрытия, очень важной и достаточно противоречивой характеристикой является его толщина. С одной стороны, ее
- 8. МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (РVD). Методы физического осаждения покрытий универсальны с точки зрения получения гаммы монослойных, многослойных
- 9. РИС. ДЕМОНСТРИРУЕТ, КАК НАНЕСЕНИЕ ДАЖЕ САМОГО ПРОСТОГО ОДНОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ TIN НА СВЕРЛА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПОЗВОЛЯЕТ
- 10. НАНЕСЕНИЕ РVD-ПОКРЫТИЙ МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ, НО В ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ НАИБОЛЬШЕЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОЛУЧИЛИ - ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ ИСПАРЕНИЕ,
- 11. Вакуумно-дуговое испарение. Метод вакуумно-дугового испарения нашел очень широкое применение в отечественной инструментальной промышленности. Его суть заключается
- 12. Магнетронное испарение. Метод магнетронного распыления основан на использовании скрещенных магнитного и электрического полей, сформированных непосредственно над
- 13. ТЕМА: ЛЕГИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ. В отличие от нанесения покрытий, эти методы модификации характеризуются тем,
- 14. Более универсальными и пригодными для всех теплостойких инструментальных сталей являются азотирование, низкотемпературное цианирование, нитроцементация, карбонитрация (желательно
- 15. Ионное азотирование - многофакторный процесс. Структура, фазовый состав и другие характеристики диффузионного слоя определяются рядом технологических
- 17. Скачать презентацию
СЛЕДСТВИЕМ ЭТИХ ИЗМЕНЕНИЙ ЯВЛЯЕТСЯ:
повышение размерной стойкости режущего инструмента, которое ведет к существенно более
СЛЕДСТВИЕМ ЭТИХ ИЗМЕНЕНИЙ ЯВЛЯЕТСЯ:
повышение размерной стойкости режущего инструмента, которое ведет к существенно более
смещение допустимых скоростей резания для данного инструментального материала в область более высоких значений, что обеспечивает повышение производительности обработки;
снижение шероховатости обработанных деталей.
Сегодня промышленность располагает достаточно большим арсеналом методов нанесения износостойких покрытий, из которых в
Сегодня промышленность располагает достаточно большим арсеналом методов нанесения износостойких покрытий, из которых в
К разновидностям метода CVD относятся:
высокотемпературное осаждение покрытий – high-temperature (HT-CVD);
среднетемпературное осаждение покрытий – medium-temperature (MT-CVD);
осаждение покрытий с плазменным сопровождением – plasma assisted (PA- CVD).
К разновидностям метода PVD относятся:
электронно-лучевое испарение;
вакуумно-дуговое испарение;
магнетронное распыление.
Методы CVD и PVD существенно различаются:
по температурам и давлениям, при которых они реализуются
по составам наносимых покрытий
по областям применения.
МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (CVD).
Методами химического осаждения покрытий (CVD) получают соединения на основе нитридов,
МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (CVD).
Методами химического осаждения покрытий (CVD) получают соединения на основе нитридов,
В общем случае процессы CVD основаны на протекании гетерогенных химических реакций в парогазовой среде, окружающей инструмент, в результате которых образуется износостойкое покрытие (рис. 5). Осаждение покрытий происходит в специальной печи в присутствии водорода при взаимодействии газообразных галогенидов типа TiCl4, AlCl3 с составляющими смесей - азотом при осаждении нитридов тугоплавких металлов, метаном при осаждении карбонитридов и углекислым газом при осаждении оксидов.
Принципиальная схема процесса химического осаждения покрытий
из газовой фазы на твердосплавный инструмент.
НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ TICN МЕТОДОМ HT-CVD ИЗ-ЗА ФОРМИРОВАНИЯ ХРУПКОЙ Η-ФАЗЫ МОЖЕТ ПРИВЕСТИ ДАЖЕ К
НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ TICN МЕТОДОМ HT-CVD ИЗ-ЗА ФОРМИРОВАНИЯ ХРУПКОЙ Η-ФАЗЫ МОЖЕТ ПРИВЕСТИ ДАЖЕ К
Влияние покрытий TiCN на стойкость твердосплавных торцевых фрез при обработке стали:
Dфр=100 мм; V=120 м/мин;
S=0,1 мм/зуб, t=1 мм
(обработка без СОЖ).
Все CVD-методы обеспечивают равномерное нанесение покрытий на рабочие поверхности инструмента и обладают
Все CVD-методы обеспечивают равномерное нанесение покрытий на рабочие поверхности инструмента и обладают
В настоящее время помимо традиционно используемых однослойных покрытий TiN, TiC и TiCN в промышленности широко используются и многослойные покрытия, в которых каждый слой выполняет строго регламентированные функции. Типичным представителем таких покрытий является TiC-TiCN-Аl2Оз. Использование барьерного (наружного) слоя Аl2Оз сдерживает диффузионные процессы и служит своеобразным термоизолирующим слоем, снижает склонность инструментального материала к окислению при повышенных температурах резания. Карбид титана обладает кристаллохимической совместимостью с твердосплавной подложкой, а карбонитрид титана является прекрасной связкой и используется дня повышения прочности адгезионной связи между инструментальным материалом и наружным слоем покрытия.
Твердый сплав с покрытием (CVD).
Кроме состава покрытия, очень важной и достаточно противоречивой характеристикой является его толщина.
Кроме состава покрытия, очень важной и достаточно противоречивой характеристикой является его толщина.
МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (РVD).
Методы физического осаждения покрытий универсальны с точки зрения получения гаммы
МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (РVD).
Методы физического осаждения покрытий универсальны с точки зрения получения гаммы
Как показывает производственный опыт, при обработке на повышенных скоростях резания, PVD-покрытия, имеют даже некоторое преимущество перед CVD-покрытиями. Это связано с тем, что по мере повышения скорости резания, и как следствие температуры в зоне обработки, PVD-покрытия значительно меньше теряют в твердости.
РИС. ДЕМОНСТРИРУЕТ, КАК НАНЕСЕНИЕ ДАЖЕ САМОГО ПРОСТОГО ОДНОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ TIN НА СВЕРЛА ИЗ
РИС. ДЕМОНСТРИРУЕТ, КАК НАНЕСЕНИЕ ДАЖЕ САМОГО ПРОСТОГО ОДНОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ TIN НА СВЕРЛА ИЗ
Стойкость быстрорежущих свёрл с покрытием TiN
при обработке стали на различных скоростях резания:
D = 6,35 мм; s = 0,11 мм/об (обработка с СОЖ).
Видно, что при низких скоростях резания увеличение стойкости относительно невелико (в 1,6 раза), при этом переточка по задней поверхности существенно не снижает стойкости сверл с покрытием. При повышении скорости резания относительная стойкость сверл из быстрорежущей стали с покрытием TiN существенно увеличивается - до 6 раз.
НАНЕСЕНИЕ РVD-ПОКРЫТИЙ МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ, НО В ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ НАИБОЛЬШЕЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОЛУЧИЛИ
НАНЕСЕНИЕ РVD-ПОКРЫТИЙ МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ, НО В ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ НАИБОЛЬШЕЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОЛУЧИЛИ
Электронно-лучевое испарение.
Электронно-лучевое испарение позволяет формировать покрытия с достаточно высокой производительностью (до 20 мкм/час) и управлять их составом и свойствами. Основной недостаток этого метода заключается в сравнительно низком проценте ионизированных частиц в общем потоке испаряемого материала (около 1%), что влияет на прочность адгезионной связи осаждаемых покрытий. Поэтому при электронно-лучевом осаждении покрытий используются дополнительные, автономно работающие источники ускоренных частиц.
Вакуумно-дуговое испарение.
Метод вакуумно-дугового испарения нашел очень широкое применение в отечественной инструментальной промышленности. Его
Вакуумно-дуговое испарение.
Метод вакуумно-дугового испарения нашел очень широкое применение в отечественной инструментальной промышленности. Его
Ti+ + N → TiN.
Широкому промышленному распространению метода вакуумно-дугового испарения способствовала высокая скорость нанесения покрытий (до 40 мкм/час) и степень ионизации осаждаемого потока частиц (до 90%), хорошая прочность адгезионной связи покрытия с инструментальной матрицей, возможность управления процессом нанесения и формирования композиционных покрытий с требуемым комплексом свойств.
В тоже время этот способ имеет существенный недостаток - наличие капельной фазы в покрытии, образующейся в результате поглощения газов металлами с частичным образованием жидкого раствора и неравномерности микро- и макроструктуры распыляемого катода. Поэтому выбор технологических режимов нанесения покрытий должен производится исходя из условий минимального образования капельной фазы.
Магнетронное испарение.
Метод магнетронного распыления основан на использовании скрещенных магнитного и электрического полей, сформированных
Магнетронное испарение.
Метод магнетронного распыления основан на использовании скрещенных магнитного и электрического полей, сформированных
Таким образом, сегодня существуют различные PVD-методы для нанесения покрытий на режущий инструмент. При выборе того или иного способа обязательно необходимо учитывать масштабы производства и стоимость технологического оборудования для нанесения покрытий.
ТЕМА: ЛЕГИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ.
В отличие от нанесения покрытий, эти методы модификации
ТЕМА: ЛЕГИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ.
В отличие от нанесения покрытий, эти методы модификации
Основным предназначением методов поверхностного легирования является повышение твердости и теплостойкости рабочих поверхностей режущего инструмента, следствием которых является улучшение выходных параметров процесса резания. Главным образом методы поверхностного легирования используется для режущих инструментов из инструментальных сталей, но имеется достаточное количество примеров их применения и для твердосплавного инструмента.
На сегодняшний день разработано большое количество методов поверхностного легирования, но несомненным лидером в инструментальном производстве является химико-термическая обработка. К химико-термической обработке режущего инструмента относятся технологии насыщения его поверхностного слоя различными элементами - С, N, CN, О, В и др. (цементация, азотирование, нитроцементация, оксидирование, борирование и др). Выбор способа химико-термической обработки обусловлен требованиями, предъявленными к поверхностному слою инструмента, теплостойкостью инструментальной стали и др.
Более универсальными и пригодными для всех теплостойких инструментальных сталей являются азотирование, низкотемпературное цианирование,
Более универсальными и пригодными для всех теплостойких инструментальных сталей являются азотирование, низкотемпературное цианирование,
Последнее время широкое распространение получили методы диффузионной химико-термической обработки с использованием различных источников плазмы. Наиболее освоенным и применяемым в отечественной промышленности является метод ионного азотирования в низкотемпературной плазме тлеющего разряда. При ионном азотировании скорость обработки по сравнению с обычным печным азотированием возрастает в 2-5 раза за счет ускорения диффузионных процессов и уменьшения количества подготовительных операций, снижается температура нагрева инструментов, имеется возможность регулирования фазового состава, отсутствует коробление обрабатываемых инструментов. Кроме того, этот процесс является нетоксичным и экологически чистым.
Ионное азотирование - многофакторный процесс. Структура, фазовый состав и другие характеристики диффузионного слоя
Ионное азотирование - многофакторный процесс. Структура, фазовый состав и другие характеристики диффузионного слоя
Ионная имплантация рабочих поверхностей режущего инструмента используется для упрочнения поверхности. В основе ионной имплантации (легирования) лежит облучение в вакууме пучком ионов газа или металла, ускоренных до энергии 104-106 эВ, в результате чего происходит внедрение в поверхность ионов и атомов легирующего вещества (титана, хрома, азота и др.) Этот метод является универсальным по спектру легирующих примесей и диапазону концентраций примеси в легированном слое.
Широкое промышленное распространение имплантационной технологии ограничивается ее низкой производительностью и высокой стоимостью.
При электроискровом легировании рабочих поверхностей режущего инструмента импульсные разряды в газовой среде сопровождаются электрической эрозией и полярным переносом материала анода на инструмент, являющийся катодом. Однако в поверхностном слое часто формируются неблагоприятные растягивающие остаточные напряжения. Кроме того, после электроискрового легирования может наблюдаться ухудшение шероховатости поверхности инструмента, что требует применения дополнительных видов механической обработки.
В основе лазерного легирования рабочих поверхностей режущего инструмента лежит введение присадок в процессе лазерного нагрева.